弹丸侵彻双层不同材质靶板的数值模拟

为加强装甲目标的防护能力及提高靶板的抗侵彻性能,对弹丸侵彻双层不同材质靶板进行数值模拟。建 立弹丸侵彻靶板的几何和仿真模型,采用ANSYS/LS-DYNA 软件,比较了3 种不同材料靶板的抗侵彻能力,对不 同材质的双层有、无间隔靶板组合的抗侵彻性能进行数值模拟,并对比了靶板排列顺序不同对靶板组合抗侵彻性能 的影响。模拟结果表明：双层不同材质的靶板组合的抗侵彻能力与两层靶板的材质和排列方式有关,双层间隔靶板 组合比双层无间隔靶板组合的抗侵彻性能更好。     

化学镀层与涂层复合多层结构雷达波吸收性能研究

以纳米铁酸镍钴铁氧体复合Co粉、羰基铁粉等为吸收剂,并采用化学镀层,进行了单层、双层和三层涂层的试验研究。以期通过多层复合,获得既有良好的阻抗匹配同时又能对入射电磁波有效衰减的吸波涂层。采用纳米铁酸镍钴复合微米钴粉为吸收剂的单层雷达波吸波涂层;羰基铁粉与纳米铁酸镍钴复合微米钴粉的双层涂层,以及双层复合涂层+镀镍层的三层复合层结构,三种涂层厚度均为1mm,研究了三种涂层的吸波性能。结果表明,双层复合涂层的吸波性能较单层涂层在低频段有较大的提高,纳米铁酸镍钴复合微米Co的双层复合涂层的吸波性能优于纳米铁酸镍钴复合Co的单层涂层,三层复合涂层的吸波性能优于单层和两层复合涂层,三层复合涂层反射率小于-5dB的频宽为4.5～18GHz,较双层涂层提高5.4GHz。其中镀镍层对提高吸波性能作用明显。     

平头弹侵彻间隙式双层靶的侵彻模式比较分析

作为穿甲侵彻力学的典型案例,平头弹侵切金属靶板的研究引起了广泛的关注。为系统地探讨平头弹侵彻间隙式双层金属靶的真实穿甲模式,以几种平头弹侵彻单层和间隙式双层金属靶的理论模型为基础进行了理论计算。计算出了剪切冲塞模式、绝热剪切冲塞模式和混杂侵彻模式下的双层靶侵彻弹道极限和剩余速度,并将计算结果与实验结果进行了系统的比较分析。侵彻分析结果表明,双层靶板的混杂失效模式是侵彻破坏的真实模式,且可利用不同的单层靶板模型双层靶侵彻混杂失效模式进行组合计算,精度仍然很高。     

粘塑性材料动态破坏的数值分析

在Ｂｏｄｎｅｒ－Ｐａｒｔｏｎ粘塑性本构理论的基础上，以损伤量为内变量建立了含损伤材料的本构方程，损伤演化方程同时考虑了应力成该机理和应变成核机理。以一维应变波引起的层裂现象的数值计算为例，讨论了靶板中应力波的传播以及自由面因层裂而引起的应力波形和速度波形的主要特征。研究表明，通过数值模拟可以对冲击载荷作用下材料的损伤及层裂作出有效的预测。     

双层金属靶板耗散刚体侵彻动能ALE算法分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用ALE算法比较了不同组合设计的双层金属靶板Von Mises应力分布和侵彻刚体弹动能耗散。结果表明:冲击载荷作用下双层6 mm厚4340钢板的动能耗散能力最优,6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板次之,双层6 mm厚7039铝合金板最弱。以6 mm厚的4340钢板为面板和以6 mm厚的7039铝合金板为背板组合比以6 mm厚的7039铝合金板为面板和以6 mm厚的4340钢板为背板组合耗散子弹的动能高23%。     

爆炸波在硬-软-硬三明治介质中传播特性的数值分析

用非线性软件LS-DYNA对一维应变下不同组合多层介质中爆炸波传播进行了数值模拟,得出含泡沫材料软夹层的三明治介质的应力峰值较不含软夹层模型的应力峰值低约一个数量级,波的脉宽增加,传播波形发生明显的改变,幅值的衰减增加;求解获得了波在不同波阻抗层界面处的反射和透射曲线、硬软界面处的层裂破坏区域,以及不同层的吸能密度与比冲量随时间的演化特性.计算结果表明多层介质采用不同的组合方式和软夹层材料,改变了不同介质层中的载荷谱、动量和能量的分布.     

超高速侵彻引信多层目标过载层间粘连机理

针对战斗部高速侵彻多层目标过程中引信测量的过载层间粘连并导致计层不准的问题,对实测过载信号包络进行细节分析,提出层间过载粘连的内在机理是应力波沿着弹长方向的传播、反射及叠加,粘连过载的主频是应力波传播的频率。仿真表明,根据应力波传播的频率对粘连过载进行低通滤波,能够显著消除侵彻过载的层间粘连,凸显目标层包络。该机理的揭示为解决侵彻过载层间粘连问题,提高引信的计层准确性提供了关键技术支撑。     

应力波在多层介质中传播特性数值分析

通过与相关文献结果的对比,在验证了数值模拟应力波传播可行性的基础上,比较了应力波通过3层花岗岩和夹层为泡沫铝的3层介质后,发现后者应力波幅值的衰减远大于前者,应变能增加为前者的1．6倍,证明了软夹层在研究的速度量级上对能量耗散具有显著作用;在入射波波长为3层介质总厚度1／2的条件下,当泡沫铝的厚度占总厚度约0．2时,得出了3层介质的应变能约为系统总能量的60％,此时入射波波长为泡沫铝厚度的2．5倍,组合介质获得较佳的衰减性能．     

PBX装药弹体侵彻混凝土薄板的数值模拟

为探究浇注型高聚物粘结炸药(PBX)装药在弹体侵彻过程中的力学响应和损伤分布情况,将孔隙压塌损伤、炸药晶体破碎损伤和粘结剂脱粘三种损伤形式的演化规律引入粘弹性本构模型,拟合了浇注型PBX在不同温度下的低应变率至中高应变率的力学响应,利用动力有限元数值软件模拟了含装药弹体侵彻混凝土靶板中炸药的力学损伤响应,分析了炸药应力波的传播、压力分布和三种损伤分布及演化。结果表明,加载初期炸药装药的头部承受较大的压缩应力,当应力波传播至尾部反射回拉伸波时,由于弹体的惯性作用,装药尾部和壳体内表面发生撞击,迅速形成高压区,压力高至0.25 GPa,因此装药头部和尾部损伤较为严重,应作为重点防护区域。     

结构参数对金属丝网夹芯板力学性能的影响

为了研究不锈钢编织金属丝网（SSWWM）芯构成的轻质夹芯板的性能,用真空钎焊技术制备不同结构参数（层数、金属网的堆叠顺序和中间层）的夹芯板。对金属丝网夹芯板进行拉伸试验和三点弯曲试验,评估其力学性能。并对抗弯刚度的理论解析值与试验值进行比较。结果表明：适当增加夹芯板的层数、合适的堆叠顺序、在金属丝网间加入层间板均可显著提升夹芯板的力学性能。在所有试样中,带层间板的三层混合堆叠夹芯板（Tw-mix）的抗弯刚度最佳,带层间板的双层45°（Dw-45°）夹芯板的抗拉强度和伸长率最高。     

半穿甲战斗部碰靶的炸药安定性计算模型

采用应力波传播理论和能量原理，通过研究半穿甲战斗部，在碰靶时产生的应力波在靶板、弹顶和装药间的传播、反射和透射，以及装药对冲击载荷的化学响应，建立截锥头部的半穿甲战斗部碰靶装药安定性计算模型，计算结果与模拟试验结果较吻合。     

连结状况对陶瓷复合装甲抗弹性能的影响

连结状况对陶瓷复合靶板抗弹性能的影响,从应力波角度分析.并在试验基础上,采用LS-DYNA程序数字模拟7.62mm穿甲子弹不同工况下侵彻陶瓷复合装甲,分析不同粘结剂和不同粘结层厚度的影响.背板波阻抗大于或接近陶瓷面板,有利于提高复合靶板的整体抗弹性能.波阻抗较大的材料,有利于压缩波的透射.合适的粘结层厚度能使陶瓷保持完整性,延缓陶瓷锥的形成,并扩大背板塑性变形区.     

穿甲弹结构设计与侵彻性能仿真研究

基于杆式穿甲弹弹头形状对子弹穿甲效果的影响,设计了一种弹头结构为多层片状穿甲块和穿甲环结合的穿甲弹。应用LS-DYNA非线性有限元分析软件,对其侵彻三层间隔靶板的情形进行了数值仿真。通过在不同速度下的仿真发现,该子弹能够适应较宽的速度范围,弹头结构可以降低压缩应力波的强度,在侵彻第一层靶板时弹体得到了较好的保护。同时子弹姿态稳定,降低了弹体的跳飞趋势。计算结果为弹体结构优化设计提供了重要依据。     

爆炸波在岩体巷道中传播和能量耗散的数值分析

从工程实际出发,利用ANSYS/LS-DYNA程序数值分析了爆炸发生时岩层与巷道混凝土板中应力波传播与能量耗散过程,给出了上层岩石的损伤演化规律,分析了不同爆源位置对巷道混凝土板的破坏及其总能量的影响.数值计算表明,在爆炸近区,应力波衰减较快;封闭爆炸情况下,岩石破碎区范围为1.1～3.6倍药包半径,损伤区范围为3.6～10.0倍药包半径;随着爆源到混凝土板距离的减小,混凝土板吸收的能量逐渐减小.该计算结果对工程爆破具有一定的参考价值.     

枪榴弹引信发射冲击响应特性研究

枪榴弹发射过程中引信爆炸元件常在隔爆位置提前发火爆炸。应用应力波理论对枪榴弹引信发射过程的应力波传播问题进行了研究。将应力波在捕弹器和引信中的传播作为一维应变平面波来处理，运用杆中一维应力波中有关弹性纵波的理论，建立了由不同材料组成的应力波传播模型，详细探讨了在捕弹器捕获枪弹这一极其短暂的过程中，引信体或垫片结构尺寸、材料和位置参数等因素对引信爆炸元件中应力波传播的影响规律。     

水下爆炸载荷下舰船双层底部结构的毁伤特性

为研究舰船双层底部结构在水下爆炸载荷下的毁伤特性,进行电火花气泡与带破口双层结构模型相互作用实验,使用高速摄影机捕捉气泡在带破口双层结构下方的脉动特征,并使用LS-DYNA软件对该实验工况进行模拟,通过实验验证数值模型的有效性。在此基础上建立实尺度舰船双层底舱段有限元模型,通过改变爆距和双层板间水位,设置15个模拟工况,深入分析冲击波和气泡载荷对舰船双层底部结构的毁伤特性。研究结果表明：爆距较小时,外底板出现破口,内外底板之间的内气泡的膨胀作用加剧外底板破口的撕裂,同时使内底板出现塑性变形;爆距较大时,外底板仅发生变形,并与内底板接触,同时带动内底板的变形。双层板间水位较低时,冲击波载荷衰减较大,对内底板毁伤作用较小,此时内气泡的膨胀对内底板的变形起到主要作用;双层板间水位较高时,冲击波载荷衰减较小,冲击波和气泡脉动二次压力波载荷通过水介质共同作用到内底板,使内底板产生变形。     

复合战斗部侵彻引信分布式探测过载响应

针对复合战斗部高速侵彻多层目标时,传统弹底引信过载信号出现振荡信号混叠,难以精确计层的问题,提出通过研究不同部位过载响应以提高计层精度。建立了复合战斗部分布式引信系统模型以及复合战斗部侵彻5层钢筋混凝土靶有限元模型,分析数值仿真获得的弹体过载信号,得到应力波在弹体中的传播规律：弹速越大,靶间距越小,弹长越长;层间飞行过程中应力波在弹体内部循环次数越少,侵彻过程更加明显;从频域角度分析了不同部位三轴过载信号的相关性,发现径向振荡对轴向过载有很大影响;对比900,1 300,1 700 m/s速度下不同部位过载信号,发现复合战斗部高速侵彻目标时弹体前段过载响应优于弹尾。获得了复合战斗部应力波传播规律,总结了不同部位过载响应特征异同,为基于分布式探测、数据融合的侵彻过程识别提供仿真数据支撑。     

硬化材料中的波传播与层裂效应研究

给出了简明有效的塑性本构关系及其在数值计算中的应用，并利用所建立的本构关系对高能炸药在钢板表面接触爆炸时钢板中应力波的传播及所产生的层裂现象进行了数值分析．对钢板材料采用理想塑性、各向同性硬化、随动硬化、联合的各向同性－随动硬化等模型进行了系统数值计算，从而得出了材料塑性硬化行为对波传播和层裂规律的影响，并进行了相应的分析．     

侵彻战斗部头部惰性体结构设计研究

为了研究侵彻战斗部头部惰性体结构设计原则,应用应力波理论,分析了侵彻战斗部撞击靶标过程中应力波从壳体到头部惰性体再到主装药的传播过程,建立了应力波传播的数学计算模型;应用大落锤试验平台,针对不同厚度、不同结构的惰性体开展了应力波传播试验研究,对比分析了试验结果和计算结果,验证了模型的合理性。依据数学计算模型,总结得出惰性体两端面的结构尺寸对应力波强度的变化影响较大,且按照e-2(D-d)/D的规律进行变化,而惰性体的厚度在10~50mm范围内变化时对应力波强度没有直接影响。     

锥柱组合壳受环向线载荷时的弹性分析计算

本文将破甲弹引信头部在穿透薄弱靶板时简化为环向线载荷作用的锥往组合壳的力学模型。通过Kelvin方程和Green函数并应用变形协调条件导出了全壳的内力、应力、位移分布,由此分析了组合壳的边缘效应,并将理论分析和实验结果作了比较。本文提供了一种计算引信头部强度的分析方法。